基于PLC控制的自动灌溉系统的设计 - 图文

摘 要

水资源的合理利用具有十分重要的意义。相比发达国家，目前我国灌溉方式还存在

一定差距。因此农业灌溉自动化成为一个重要的研究方向。PLC 具有优良的技术性能，利用 PLC 控制的灌溉系统更加智能化、运行的可靠性更高。

该设计介绍了可编程控制器（PLC）在自动节水灌溉控制系统中的应用，能根据不同类型的土地进行分类灌溉。系统按照 A、B、C三种不同类型的作物的需水量分别采用不同灌溉模式，系统包括执行机构和控制机构两部分，执行机构主要是电动机作为驱动源，通过控制各电机的启动和停止来控制水泵工作，从而给作物进行灌溉。控制机构主要是可编程控制器。为了减少水泵电机的启动电流，减轻对电网形成的冲击，减

少能耗，系统采用 Y-△启动。

关 键 词：PLC；自动灌溉；Y-△启动

湖北科技学院学士学位论文

ABSTRACT

Rational use of water resources is of great significance. Compared to developedcountries,China'sirrigationmethodsarestillsomegaps.Therefore,irrigationautomationhasbecomeanimportant research direction. PLC has excellent technical performance, the use ofirrigation systems more intelligent PLC control, higherreliability.

Thisdesigndescribestheprogrammablecontroller(PLC)intheautomaticcontrolsystemofwater-saving irrigation, irrigation can be classified according to the different types of land.SystemaccordingtowaterdemandA,B,Carethreedifferenttypesofcropswereirrigatedusing

different modes, the system consists of two parts actuators and control bodies,executiveagenciesaremainlymotorasadrivingsource,bycontrollingthestartandstopofthemotorstocontrolthepumptowork,givingthecropirrigation.Themaincontrolmechanism is programmable controllers. In order to reduce the pump motor startingcurrent,toreducetheimpactonthegridformation,reduceenergyconsumption,thesystemusesY-△start.

KEY W OR DS: PLC ; Automatic irrigation; Y-( start

II

目

录

目 录

1 绪论 ................................................................................................................................... 1

1.1 课题背景及目的 ................................................................................................ 1 1.2 课题研究现状 ................................................................................................... 1 1.2.1国外研究现状 .............................................................................................. 1 1.2.2国内发展现状 .............................................................................................. 2 1.3 目的和意义 ........................................................................................................ 2

1.3.1 研究目的 ........................................................................................................ 2 1.3.2 研究意义 ........................................................................................................ 2

2 灌溉系统总体方案 .................................................................................................... 3 2.1 总体设计 ............................................................................................................ 3

2.1.1 灌溉综述 ........................................................................................................ 3 2.1.2 系统主要功能 ............................................................................................. 3 2.2 系统运行结构图 ................................................................................................. 3

2.3 系统运行方式 ................................................................................................... 4 3 硬件设计 .................................................................................................................. 5 3.1 系统硬件的设计原则 ......................................................................................... 5

3.2 控制器的确定 .................................................................................................... 6

3.3 系统的组成 ........................................................................................................ 7 3.3.1设备确定 ..................................................................................................... 7 3.3.2 PLC输入/输出点分配 ............................................................................................ 8

3.3.3 电机启动 ........................................................................................................ 9

4 软件设计 ................................................................................................................ 11 4.1 设计方法 .......................................................................................................... 11 4.2 设计原则 .......................................................................................................... 11 4.3 系统功能的设计 .............................................................................................. 12

4.3.1 灌溉流程设计 ........................................................................................... 12

4.3.2电机启动设计 ............................................................................................ 20 5 PLC的调试与程序的仿真 ....................................................................................... 21

5.1 PLC控制的安装与布线 .................................................................................... 21

5.2 程序的仿真 ...................................................................................................... 22 6 结论与展望 ............................................................................................................ 25

湖北科技学院学士学位论文

致 谢 .......................................................................................................................................... 27

参考文献 .................................................................................................................. 29

附录 ................................................................................................................................... 31

1 绪论

1.1课题背景及目的

我国水资源短缺，利用率低，水浪费严重，供需矛盾突出。传统灌溉设备单一，灌溉难度大，费时费力，严重制约我国社会经济的发展。因此需要合理灌溉，发展自动灌

溉系统。

发展自动灌溉系统对于缓解水资源紧缺矛盾、节约劳动力，扩大灌溉面积、实现

“两个转变”、可持续发展战略、提高农业综合生产能力具有十分重要的意义。合理的灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证，可取得良好的生理效应和生态效应，

增产效果显著。国外一些喷灌系统设备结构复杂、成本较高，其安装和维护过程都很复杂，不适合在我国使用。我国制造的喷灌设备成本相对低廉，但是由于绝大多数采用的是普通继电器控制系统，调试与维护困难，灵敏度不够高，不能实现定时定量喷灌，其

产品市场占有率很低。PLC 具有体积小、功能强、编程简单、可靠性高和组装灵活等优

点，广泛应用于国防、电力和通讯等领域，但在农业领域很少应用。可编程控制器( PLC)应用在节水灌溉控制工程设计中能够简化硬件结构，具有提高可靠性、增加灵活性和适用于各种环境条件下运行等优点，并且在系统硬件组成不变的情况下，通过更

改软件设臵来适应多种运行方式的需要，是传统继电器控制的理想替代品，尤其在农田水利系统的小型泵站中可实现无人值或半无人值守，具有广阔的应用前景和使用价值。

1.2课题研究现状

1.2.1国外研究现状

目前世界上灌溉技术比较先进的国家主要是西欧的荷兰、法国、英国、意大利、

西班牙，美国，中东的以色列，亚洲的日本等。这些国家自动灌溉的研究起步早，发展

快，综合环境技术水平高。一些技术先进的国家在自动灌溉控制发展的基础上，更不断研究各种最新的灌溉控制技术及不同作物的不同营养液配方及营养液自动混合技术，并及一步发展成灌溉专家系统。同时不断的把先进的控制技术应用于灌溉系统中。

世界上灌溉技术的发展最具有代表性的国家首推以色列。以色列拥有像耐特费姆、普拉斯托、美滋一雷鸥等多家世界著名灌溉公司。并已经出现了在家罩利用电脑对灌溉

过程进行全部控制(无线、有线)的农场主。以色列开发出多个系列的农业自动灌溉的配套阀门，如电动和水动遥控电磁阀、减压阀、调压阀、安全或止回阀、逆止阀和流量控制阀等。

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